介于深、浅仓间的圆筒仓侧压力计算方法探讨

ｌ建筑与结构设计　ｃｎ‘ｎ　ａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒａ／Ｄｅｓｉｇ，Ｉ　【文章编号】１００％９４６７（２０１０）０９．００４８．０３　介于深　浅仓间的圆筒仓侧压力　计算方法探讨　■朱阴莉，李胜利，贾云吉，刘建洲（中煤西安设计工程有限责任公司，西安７１　００５４）　【摘要】（（嘲日筋混凝土筒仓设计规范》（ＧＢ５００７７－２００３）（本文　贮料压力二种方法计算，取大值。笔者用多种方法对　简称《筒　）对深仓和浅仓侧压力计算采取了两种不同的方　法——杨森（Ｊａｎｓｓｅｎ）和兰金（Ｒａｎｋｉｎｅ）公式，介于深仓和浅　多种直径筒仓的试算，认为此处有商榷之处。为便于　计算，本文均以贮料项为平面的圆形贮煤筒仓为算例。　仓之间的筒仓在此处侧压力值出现间断，文章通过几种方法　对介于其间的深仓和浅仓筒仓不同高度的仓壁水平侧压力进　行分析比较，提出了一些计算建议。　【关键词】简仓设计・９兰金公式；杨森公式；虚位移法公式；　【中图分类号】ＴＵ３　１　１；ＴＵ２４９　【文献标志码】Ａ　１《筒规》中对于浅仓和深仓的贮料压力计算　公式　《简规》中浅仓的水平压力计算采用兰金　（Ｒａｎｋｉｎｅ）公式，深仓的水平压力计算采用杨森　（Ｊａｎｓｓｅｎ）公式。　ＺＨＵＹｕｅ－ｌｉ，ＬＩＳｈｅｎｇ—ｌｉ，ＪＩＡＹｕｎ－ｊｉ，ＬＩＵＪｉａｎ—ｚｈｏｕ　（ＣｈｉｎａＣｏａｌＸｉ’ａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｌｌ　７１００５４，　一　１．１贮料顶面以下　（ｍ）处，作用于浅仓仓壁单位面　积上的水平压力　ｐｈ＝ｋＴｓ，　Ｃｈｉｎａ）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ］”Ｃｏｄｅ　ｆｏｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｍ　ｓｉｌｏｓ”　（ＧＢ５００７７－２００３）ａｄｏｐｔｔｗｏｄｉｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ（Ｊａｎｓｓｅｎｆｏｒｍｕｌａａｎｄ　Ｒａｔｉｋｉｎｅ　ｆｏｒｍｕｌａ）ｔｏｃａｌｃｕｌａｔｉｅｔｈｅｌａｔｅｒａｌｓｔｏｒｅｄｉｎａｔｅｒｉａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ　ｄｅｅｐｂｉｎａｎｄ　ｓｈａｌｌｏｗｂｉｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｖａｌｕｅｉｓｎｏｔｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｉｎ　ｔｈｉｓ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｌｉｎｅ　ｏｆｄｅ印ｂｉｎ　ａｎｄ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｂｉｎ．Ｂｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌａｔｅｒａｌ　ｓｔｏｒｅｄ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｈｅｉｇｈｔｓ　贮料顶面以下ｓ（ｍ）处，作用于深仓仓壁单位面　积上的水平压力　ｐｈ＝Ｃ￣ｙｐ（１－ｅ讪　驰，　式中，ｋ为侧压力系数，ｋ＝ｔａｎ２（４５。一　／２）；　为贮料的　重力密度，ｋＮ／ｍ，，本文按１０　ｋＮ／ｍ。的煤计算；　为　深仓贮料水平压力修正系数，按文献［１】取；Ｐ为筒仓　水平净截面的水力半径，对圆形筒仓ｐ＝Ｄｈ／４；ＩＸ为贮　料与仓壁的摩擦系数，本文按ＩＸ＝０．５５计算；　为贮　料的内摩擦角，本文　取２５。计算；ｓ为贮料顶面至　ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ　ｓｏｍｅｕｓｅｆｕｌ　ｐｒｏｐｏｓａｌｓ　ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ｓｉｏｌｓ　ｄｅｓｉｇｎ；Ｒａｎｋｉｎｅ　ｆｏｒｍｕｌａ；Ｔａｎｓｓｅｎ　ｆｏｒｍｕｌａ；　ｖｉｒｔｕａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｕｌａ　《简规》１．０－３规定，当圆形筒仓内贮料计算高度　ｈ　与圆形筒仓内径　之比大于或等于１．５时为深　仓，小于１．５时为浅仓。对于深仓和浅仓的贮料压力　计算，《筒规》分别采用杨森（Ｊａｎｓｓｅｎ）公式和兰金　（Ｒａｎｋｉｎｅ）公式。从已建的筒仓来看，计算方法是可行　的，但对介于深仓和浅仓之间的筒仓、贮料高度较高　的浅仓的贮料压力计算，《筒规》建议按深仓和浅仓　所计算截面的距离，ｍ；文中　见表１一表５；　为圆形　筒仓的内径，ｍ，本文　取１２、１５、２１、３０、４５ｍ五种。　２虚位移法贮料压力计算公式　虚位移法是依据能量原理，考虑仓壁摩擦作用，　即重力做虚功必等于侧压力做虚功与内摩擦力做虚　功之和再加上外摩擦力做的虚功，得到圆形筒仓水　平压力的计算公式。关于虚位移法公式的来源见文　ｌ建筑与结构设计　抽　ｃｎ‘，　曲ｄｓ　“‘，　Ｄ　￥　Ｉ　２２０　２０ｏ　一　／杨森公ｊ　１８０　．／／／兰金公ｊ　１６Ｏ　１４０　日１２Ｇ　一　１００　８Ｏ　６０　４０　２０　／　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｌ　　Ｉ　Ｉｌ　ｌ　　ｌ一　０　５　１０　１５　２０　２５　３ｏ　３５　４－０　４５　一　，ｍ　表５　４５ｍ直径仓的侧压力计算值　兰金公式　杨森公式　虚位移法公式　￥／ｍ　Ｐ＾，ｌｄＰａ　Ｐ，／ｋＰａ　们　ａ　５　２０．３　２５．７７　１９．３４　ｌＯ　４０．６　６１．３７　３６．９３　ｌ５　６０．９　ｌｏ５．３４　５３．Ｏ１　２０　８１．２　１３４．０４　６７．７５　２５　１０１＿５　１６ｏ．０３　８１．３２　３０　１２１．８　１８３．５６　９３．８６　３５　１４２．１　２ｏ４．８７　１ｏ５．４７　４０　１６２．４　２２４．１６　１ｌ６．２５　４５　１８２．７　２４１．６３　１２６＿３Ｏ　一　杨森公　ｚ０ｏ　／　兰金公　４　一　／　／／　／　　，　虚位移　１。。　４。　２Ｏ　Ｉ　　ｌＩ　　Ｉ　ｌ　ｌ　Ｉ　ｌｌ　一　０　５　１０　１５　２０　２５　３０　４０　４５　图６　４５ｍ直径仓不同计算方法所得侧压力值　４计算结构分析及总结　对以上表格和侧压力坐标图经过比较分析可　得：　１）虚位移法计算的侧压力值在筒仓高径比不大　于０．７５时，与按《筒规》浅仓公式计算的结果吻合较　好，高径比大于０．７５时出现离散。在高径比大于０．７５　时，文献［１】提出的公式应完善。　一　２）按照《筒规》深仓计算的侧压力值，在筒仓高　径比小于１时明显偏大，其值是其它计算方法的１．２　倍一１．４倍以上，按此结果计算的内力设计必将使用　更多的材料，故采用深仓公式计算高径比小于１的　筒仓是不可取的；但在筒仓高径比接近ｌ～１．５时，其　值和按《筒规》浅仓公式计算的结果有逐渐吻合的趋　势，考虑到浅仓公式计算时未考虑贮料对仓壁的摩　擦荷载，而大直径浅仓的摩擦荷载也是不容忽视的，　故《筒规》中提出筒仓高径比等于或接近１．５时按深　仓和浅仓贮料压力两种方法计算取大值的方法是值　得肯定的。　３）《筒规》浅仓计算的侧压力值，介于其他两种　方法计算结果中间。在筒仓高径比大于０．７５且小于　１时，采用浅仓公式计算的相应高度处侧压力值应该　是比较经济和安全可靠的。　４）我们将在具体工程中进行实测，并进行计算　机模拟，以便取得较为准确的实测数据，以期为公式　的修订提供较好的依据。　【参考文献】　‘　【ｌ】陈长冰，等．浅圆仓侧压力计算的虚位移法［Ｊ】．特种结构，　２００９（３）：７５—７８．　【收稿日期］２０１０．０６．２８　朱珥莉（１９８２￣），女，山西芮城人，工程师，从事结构设计　与研究，（电子信箱）ｚｈｕｙｕｅｌｉ５２１＠ｙａｈｏｏ．ｔｏｍ．ｅｎ。